Устройство для удаления кислорода из подпиточной воды систем теплоснабжения

Полезная модель относится к системам горячего водоснабжения для отопительных и технических нужд и может быть использована, преимущественно, в системах, вырабатывающих горячую воду с помощью водогрейных котлов. Решаемой задачей является предотвращение потерь очищенной воды при одновременном повышении надежности устройства. Сущность полезной модели заключается в том, что в устройство для удаления кислорода из подпиточной воды систем теплоснабжения, содержащее деаэрационную колонку, соединенную через сливную трубу с аккумуляторным баком, установленный в водогрейном котле змеевик, к входу которого подключен магистральный трубопровод подпиточной воды, а к выходу - трубопровод подогретой воды, соединенный с входом деаэрационной колонки, дополнительно введены измеритель уровня воды и задатчик максимально допустимого значения уровня воды, выходы которых соединены с соответствующими входами первого блока сравнения, подключенного к входу первого блока аварийной сигнализации, датчик давления и задатчик минимально допустимого значения давления, выходы которых соединены с соответствующими входами второго блока сравнения, подключенного к входу второго блока аварийной сигнализации и входу блока управления, к выходам которого подключены управляющие входы первого и второго электромагнитных клапанов, а также установленный в трубопроводе подогретой воды трехвходовый клапан с электроприводом, управляющий вход которого подключен к выходу первого блока аварийной сигнализации, а второй выходной патрубок соединен с перемычкой, которая подключена к магистральному трубопроводу подпиточной воды, при этом датчик давления и первый электромагнитный клапан последовательно установлены на участке магистрального трубопровода подпиточной воды между входом от насосной станции и перемычкой, а второй электромагнитный клапан установлен в соединительном трубопроводе от резервного источника водоснабжения, который подключен к магистральному трубопроводу подпиточной воды между перемычкой и входом змеевика.

Полезная модель относится к системам горячего водоснабжения для отопительных и технических нужд и может быть использована, преимущественно, в системах, вырабатывающих горячую воду с помощью водогрейных котлов.

При выработке и поступлении горячей воды в систему отопления происходят потери воды из-за протечек, аварий. Для компенсации потерь горячей воды в замкнутых системах теплоснабжения используют устройства выработки очищенной от кислорода и углекислого газа подпиточной воды, поступающей в тепловую сеть.

В соответствии с действующими в настоящее время нормами [1, 2] на качество подпиточной воды тепловых сетей в ней должно содержаться строго ограниченное количество кислорода - не более 50 мкг/л. В сырой (необработанной) воде, поступающей в систему очистки, кислорода содержится в сто раз выше нормы. Даже незначительное превышение нормы приводит к существенному загрязнению сетевой воды окислами железа, а также к интенсивной коррозии металла водогрейных котлов и трубопроводов тепловой сети.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели принято устройство для удаления кислорода из подпиточной воды систем теплоснабжения [3], обеспечивающее качественную очистку от кислорода подпиточной воды.

Устройство по прототипу содержит водогрейный котел, деаэрационную колонку, аккмуляторный бак и дополнительный змеевик, установленный на расстоянии 0,1-0,2 м от задней стенки котла. Вход змеевика посредством магистрального трубопровода соединен с насосной станцией. В змеевике происходит подогрев воды, которая подается по трубопроводу подогретой воды в деаэрационную колонку, где и происходит очистка воды от кислорода.

Недостатком устройства по прототипу является то обстоятельство, что при отсутствии или уменьшении потерь сетевой воды происходит переполнение аккумуляторного бака, очищенная подпиточная вода сливается в канализацию. Эти неоправданные потери увеличивают эксплуатационные издержки системы отопления.

Избежать потерь подпиточной воды путем уменьшения или прекращения подачи воды в змеевик в известном устройстве невозможно, т.к. при этом змеевик раскаляется теплом газовой горелки котла, и при возобновлении подачи воды происходит его разрыв.

Решаемой задачей является предотвращение потерь очищенной воды при одновременном повышении надежности устройства.

Для решения поставленной задачи при переполнении аккумуляторного бака в устройстве обеспечивается возврат неочищенной воды с выхода змеевика через перемычку на его вход. Кроме этого, в устройстве осуществляется контроль давления в магистральном трубопроводе подпиточной воды, и при возникновении аварий на насосной станции или в водопроводной сети автоматически происходит подключение магистрального трубопровода к резервному источнику водоснабжения.

Сущность полезной модели заключается в том, что в устройство для удаления кислорода из подпиточной воды систем теплоснабжения, содержащее деаэрационную колонку, соединенную через сливную трубу с аккумуляторным баком, и установленный в водогрейном котле змеевик, к входу которого подключен магистральный трубопровод подпиточной воды, а к выходу - трубопровод подогретой воды, соединенный с входом деаэрационной колонки, дополнительно введены измеритель уровня воды в аккумуляторном баке и задатчик максимально допустимого значения уровня воды, выходы которых соединены с соответствующими входами первого блока сравнения, подключенного к входу первого блока аварийной сигнализации, датчик давления и задатчик минимально допустимого значения давления, выходы которых соединены с соответствующими входами второго блока сравнения, подключенного к входу второго блока аварийной сигнализации и входу блока управления, к выходам которого подключены управляющие входы первого и второго электромагнитных клапанов, а также установленный в трубопроводе подогретой воды трехвходовый клапан с электроприводом, управляющий вход которого подключен к выходу первого блока аварийной сигнализации, а второй выходной патрубок соединен с перемычкой, которая подключена к магистральному трубопроводу подпиточной воды, при этом датчик давления и первый электромагнитный

клапан последовательно установлены на участке магистрального трубопровода подпиточной воды между входом от насосной станции и перемычкой, а второй электромагнитный клапан установлен в соединительном трубопроводе от резервного источника водоснабжения, который подключен к магистральному трубопроводу подпиточной воды между перемычкой и входом змеевика.

Сущность полезной модели поясняется чертежом устройства для удаления кислорода из подпиточной воды.

Устройство содержит водогрейный котел 1, выполненный в виде толстостенного резервуара из изоляционного материала. Внутри котла установлены газовая горелка, нагревательные элементы системы горячего водоснабжения (для простоты не показаны) и змеевик 2 для подогрева подпиточной воды, установленный на расстоянии 0,1-0,2 м от задней стенки котла.

К входу змеевика 2 подключен магистральный трубопровод 3 подпиточной воды, соединенный с системой центрального водоснабжения от насосной станции и оснащенный двумя тройниками для подключения соединительного трубопровода 4 от резервного источника водоснабжения и перемычки 5.

К выходу змеевика 2 подключен трубопровод 6 подогретой воды, соединенный с входом деаэрационной колонки 7 и оснащенный трехвходовым клапаном 8 с электроприводом, второй выходной патрубок которого соединен с перемычкой 5.

Деаэрационная колонка 7 может быть выполнена по одной из известных схем, например, приведенной в прототипе [3], согласно которой содержит жестко закрепленный завихритель, обеспечивающий понижение давления потока воды и образование пузырьков, заполненных кислородом, которые под действием поля центробежных сил сепарируются из воды и формируют вдоль оси колонки устойчивый парогазовый вихрь. Эвакуация газа в атмосферу осуществляется через газоотводную трубку.

Сливная труба деаэрационной колонки 7 соединена с входным штуцером аккумуляторного бака 9, через выходной штуцер 10 которого очищенная и отстоявшаяся вода поступает в обратный трубопровод системы горячего водоснабжения.

Аккумуляторный бак 9 оборудован измерителем 11 уровня воды, входная трубка которого установлена в днище бака. В качестве измерителя 11 в устройстве

может быть использован дифференциальный манометр, измеряющий давление столба воды, значение которого пропорционально уровню заполнения бака.

Выход измерителя 11 подключен к первому входу первого блока 12 сравнения, ко второму входу которого подключен выход задатчика 13 максимально допустимого значения уровня воды. В простейшем случае блок 12 может быть выполнен в виде реле уровня, на выходе которого при превышении сигналом измеренного значения уровня сигнала заданного значения вырабатывается управляющий сигнал. К выходу блока 12 сравнения подключен вход первого блока 14 аварийной сигнализации, представляющего собой, например, электрический звонок, и управляющий вход трехвходового клапана 8 с электроприводом.

В магистральном трубопроводе 3, на его участке между входом от насосной станции и тройником для подключения перемычки 5, последовательно установлены датчик 15 давления и первый электромагнитный клапан 16, а в соединительном трубопроводе 4 от резервного источника водоснабжения установлен второй электромагнитный клапан 17.

Выход датчика 15 давления подключен к первому входу второго блока 18 сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика 19 минимально допустимого значения давления. Выход второго блока 18 сравнения соединен с входом второго блока 20 аварийной сигнализации и входом блока 21 управления, к соответствующим выходам которого подключены управляющие входы первого и второго электромагнитных клапанов 16 и 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии устройства первый электромагнитный клапан 16 открыт, второй электромагнитный клапан 17 закрыт, а в трехвходовом клапане 8 открыт первый выход и закрыт второй.

Химически очищенная вода из водопроводной сети поступает по магистральному трубопроводу 3 подпиточной воды в змеевик 2, расположенный в водогрейном котле 1 и, проходя по нему, нагревается до температуры 90-95°, необходимой для эффективной работы деаэрационной колонки 7, в которую подогретая вода с выхода змеевика подается по трубопроводу 6 через открытый первый выход трехвходового клапана 8.

В деаэрационной колонке 7 подпиточная вода очищается от газовых примесей, сливается в аккумуляторный бак, где отстаивается, окончательно освобождается от кислорода и через выходной штуцер 10 аккумуляторного бака подается в обратный трубопровод сети горячего водоснабжения для компенсации потерь из-за протечек и других неисправностей сети.

Уровень заполнения аккумуляторного бака 9 контролируется измерителем 11 уровня воды, показания которого сравниваются в блоке 12 сравнения с максимально допустимым значением уровня воды в баке от задатчика 13.

В случае превышения этого значения управляющий сигнал с выхода блока 12 включает блок 14 аварийной сигнализации, который оповещает дежурного оператора и одновременно поступает на управляющий вход трехвходового клапана 8, в котором закрывается первый выход и открывается второй. При этом вода с выхода змеевика 2 возвращается через перемычку 5 в магистральный трубопровод 3 и, смешиваясь с холодной водой, поступает в змеевик. Благодаря этому предотвращаются потери очищенной воды и снижаются эксплуатационные издержки в системе горячего водоснабжения.

Датчик 15 давления измеряет напор воды в магистральном трубопроводе 3. Показания датчика 15 сравниваются в блоке 18 сравнения с минимально допустимым значением давления от задатчика 19.

При резком снижении давления, причиной которого может быть разрыв трубопровода водопроводной системы, выход из строя насосов и др. неисправности, на выходе блока 18 формируется управляющий сигнал, включающий второй блок 20 аварийной сигнализации и поступающий на вход блока 21 управления.

Блок 21 управления, может быть выполнен, например, в виде электромагнитного реле с группой нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов. В исходном состоянии устройства через нормально замкнутые контакты, образующие первый выход блока 21 управления, подается напряжение питания на обмотку электромагнитного клапана 16, обеспечивающее его открытое состояние. При этом на втором выходе блока 21, образованном нормально разомкнутыми контактами, напряжение отсутствует, обмотка электромагнитного клапана 17 обесточена, и он закрыт.

При поступлении на вход блока 21 управляющего сигнала нормально замкнутые контакты реле размыкаются и замыкаются нормально разомкнутые контакты. Обмотка клапана 16 обесточивается, и он закрывается, а обмотка клапана 17 запитывается, открывая клапан, и вода из резервного источника водоснабжения поступает через соединительный трубопровод 4 в магистральный трубопровод 3 и далее на вход змеевика 2, предотвращая возможность опорожнения аккумуляторного бака.

Блоки 14, 20 аварийной сигнализации позволяют при возникновении нештатной ситуации привлечь внимание дежурного оператора и своевременно ликвидировать неисправность в системе горячего водоснабжения

Таким образом, благодаря введению контроля за уровнем воды в аккумуляторном баке и давлением в магистральном трубопроводе подпиточной воды устройство позволяет обеспечить необходимый запас очищенной воды и предотвратить ее потери, а также благодаря возможности циркуляции воды с выхода на вход змеевика избежать его опорожнения и разрушения в аварийных ситуациях.

Промышленная применимость полезной модели определяется возможностью изготовления устройства согласно приведенному описанию из известных материалов и комплектующих изделий и возможностью использования в системах горячего водоснабжения для удаления кислорода из подпиточной воды.

Список литературы

1. Правила устройства и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов. - М.: НПО ОБТ. - 1993 г. - Табл.9. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов.

2. РД 24.031.120-91. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация вводно-химического режима и химического контроля.

3. Свидетельство РФ №14999 на полезную модель, МПК F 22 D 1/00, публикация 10.09.2000 г., прототип.

Устройство для удаления кислорода из подпиточной воды систем теплоснабжения, содержащее деаэрационную колонку, соединенную через сливную трубу с аккумуляторным баком, установленный в водогрейном котле змеевик, к входу которого подключен магистральный трубопровод подпиточной воды, а к выходу - трубопровод подогретой воды, соединенный с входом деаэрационной колонки, отличающееся тем, что в него введены измеритель уровня воды и задатчик максимально допустимого значения уровня воды, выходы которых соединены с соответствующими входами первого блока сравнения, подключенного к входу первого блока аварийной сигнализации, датчик давления и задатчик минимально допустимого значения давления, выходы которых соединены с соответствующими входами второго блока сравнения, подключенного к входу второго блока аварийной сигнализации и входу блока управления, к выходам которого подключены управляющие входы первого и второго электромагнитных клапанов, а также установленный в трубопроводе подогретой воды трехвходовый клапан с электроприводом, управляющий вход которого подключен к выходу первого блока аварийной сигнализации, а второй выходной патрубок соединен с перемычкой, которая подключена к магистральному трубопроводу подпиточной воды, при этом датчик давления и первый электромагнитный клапан последовательно установлены на участке магистрального трубопровода подпиточной воды между входом от насосной станции и перемычкой, а второй электромагнитный клапан установлен в соединительном трубопроводе от резервного источника водоснабжения, который подключен к магистральному трубопроводу подпиточной воды между перемычкой и входом змеевика.